南堡凹陷新生代火山巖的巖石學特征及其對儲層的控制作用

南堡凹陷新生代火山巖的巖石學特征及其對儲層的控制作用

0南堡凹陷火山巖形成環(huán)境南堡凹陷是典型的富油氣塌陷，油氣形成條件優(yōu)越。前人對南堡凹陷火山巖已開展了大量的研究,重點是對火山巖的成因、巖石學特征及其與構(gòu)造關(guān)系進行了大量工作1盆地烴源巖的分布南堡凹陷位于渤海灣盆地北部(圖1),為華北地臺上經(jīng)歷中新生代拉張斷陷形成的北斷南超箕狀斷陷盆地盆地主要發(fā)育3套烴源巖,分別為沙三段、沙一段以及東三段,其中,沙三段為研究區(qū)主要烴源巖2火山巖的巖石特征2.1酸性巖類特征研究區(qū)火山巖巖漿性質(zhì)以基性巖漿為主,同時發(fā)育有部分酸性巖漿。根據(jù)巖漿性質(zhì),研究區(qū)可劃分為基性巖與酸性巖兩大類?；詭r類主要為玄武巖、玄武質(zhì)凝灰?guī)r,見少量玄武質(zhì)火山角礫巖;酸性巖類主要為流紋巖與流紋質(zhì)火山角礫巖,見少量流紋質(zhì)凝灰?guī)r。玄武巖以灰黑色、深灰色為主,主要由斜長石與輝石組成,具有?；呔ЫY(jié)構(gòu),標本上見斜長石斑晶及氣孔構(gòu)造;部分玄武巖發(fā)生蝕變,綠泥石化嚴重。玄武質(zhì)凝灰?guī)r以灰黑色為主,晶屑以長石為主,玻璃質(zhì)見綠泥石化,且部分玻璃質(zhì)脫玻化作用明顯,同時,脫?；纬傻目紫吨蟹浇馐涮顕乐?。流紋巖以灰色、淺灰色為主,見斜長石、石英斑晶,部分巖心見弱流紋構(gòu)造。流紋質(zhì)角礫巖顏色較淺,是由于其暗色礦物含量較低所致,角礫主要為同源性質(zhì)的流紋質(zhì)角礫,角礫間為基質(zhì)充填。2.2巖石結(jié)構(gòu)特征不同的火山巖由于巖石成分、結(jié)構(gòu)的差異,具有不同的測井響應(yīng)特征。以研究區(qū)重點井的取心資料及薄片資料為基礎(chǔ),總結(jié)了不同巖石類型的測井響應(yīng)特征。流紋質(zhì)火山巖與玄武質(zhì)火山巖巖石成分具有較大的差異,流紋質(zhì)巖以石英、長石等淺色礦物為主,二氧化硅含量高,同時具有較高的鉀長石含量,因此,流紋質(zhì)巖與玄武質(zhì)巖相比具有較高的自然伽馬(鉀長石自然伽馬高所致)、較低的密度(流紋質(zhì)巖暗色礦物含量低所致)等特征。同時,巖石的結(jié)構(gòu)對測井響應(yīng)特征亦有一定貢獻,隨著巖石蝕變,巖石變得疏松,密度具有降低的趨勢。因此,當巖石由火山熔巖相變?yōu)榛鹕剿樾紟r時,巖石的密度亦有降低的趨勢3火山巖噴發(fā)模式火山巖巖相是火山巖噴發(fā)環(huán)境及其巖石的綜合特征,不同學者在不同區(qū)域建立了不同的火山巖噴發(fā)模式?；诘卣饘W形態(tài)分析,同時結(jié)合巖漿性質(zhì),認為研究區(qū)主要發(fā)育強、弱2種噴發(fā)模式。3.1酸性火山的機構(gòu)該類火山巖在地震上具有錐狀特征,主要依附于大型斷層存在,為裂隙式噴發(fā),火山機構(gòu)內(nèi)部具有雜亂反射特征。地震刻畫外形顯示具有較低的長寬比,表明此類火山噴發(fā)后未發(fā)生長距離的流動(圖3)。鉆井揭示巖石類型主要為流紋巖、流紋質(zhì)火山角礫巖以及流紋質(zhì)凝灰?guī)r,表明該類火山機構(gòu)主要為酸性火山噴發(fā)的產(chǎn)物。酸性巖漿黏度較大,流動性較差,往往難以溢流,因而此類火山機構(gòu)爆發(fā)相比較發(fā)育,同時短距離的流動使其橫向上延伸變短,主要表現(xiàn)為縱向的疊加。此類火山機構(gòu)主要發(fā)育爆發(fā)相與溢流相,火山通道相往往為深大斷裂,地震剖面上火山口特征不明顯,爆發(fā)相往往位于噴發(fā)的初期,表明此類火山巖體能量較強,隨著噴發(fā)能量的減弱,晚期火山機構(gòu)頂部會出現(xiàn)溢流相流紋巖(圖4a)。3.2基性火山溢流該類火山機構(gòu)在地震上主要具有層狀、席狀等特征,主要為中心式噴發(fā),火山機構(gòu)內(nèi)部具有強振幅、強連續(xù)的反射特征。地震刻畫外形顯示具有較高的長寬比,表明此類火山噴發(fā)后發(fā)生了長距離的溢流(圖3)。鉆井揭示,巖石類型主要為玄武巖,其次鉆遇少量玄武質(zhì)凝灰?guī)r,玄武質(zhì)角礫巖少見,表明該類火山機構(gòu)主要為基性火山溢流的產(chǎn)物?；詭r漿黏度較小,流動性強,能量難以集聚,不易爆發(fā),因而此類火山機構(gòu)爆發(fā)相不發(fā)育,同時長距離的流動控制了其橫向上延伸較長。該類火山噴發(fā)模式中主要發(fā)育火山通道相、溢流相以及爆發(fā)相,巖相的主體為溢流相,僅僅局部可能發(fā)育凝灰?guī)r的弱爆發(fā),與強噴發(fā)模式相比較,此類火山巖機構(gòu)中心式噴發(fā)較為常見,火山通道相在地震剖面上較常見,以周圍地層上拱為典型特征4巖相控制和儲存不同的火山噴發(fā)模式下具有不同的巖性、巖相組合,其成儲特征也具有較大的差異4.1含礦巖石及充填巖石種類實際鉆井油氣測試及物性分析均表明,強噴發(fā)模式下火山巖的儲集能力明顯優(yōu)于弱噴發(fā)模式下的火山巖,即流紋質(zhì)火山巖儲集能力優(yōu)于玄武質(zhì)巖石。玄武質(zhì)巖石與流紋質(zhì)巖石相比具有較多的暗色礦物,同時含水礦物亦較多,玄武巖以及玄武質(zhì)凝灰?guī)r極易發(fā)生蝕變,形成綠泥石化玄武巖,或綠泥石化凝灰?guī)r,綠泥石等黏土礦物對早期的孔隙進行堵塞,降低孔滲能力;玄武質(zhì)巖石中長石以基性長石為主,具有較高的鈣質(zhì)含量,巖石在蝕變過程中,鈣質(zhì)容易析出,對原生的氣孔或次生的溶蝕孔隙進行充填,對有效孔隙進行進一步的破壞;同時暗色礦物含量較高的玄武質(zhì)巖石其脆性明顯要弱于流紋質(zhì)巖石,這一現(xiàn)象在成像測井資料的裂縫發(fā)育密度上得到了較好的印證。物性統(tǒng)計資料表明,酸性巖類平均孔隙度為7.92%,而基性巖類僅為4.39%,遠遠低于酸性巖。4.2溢流相儲集空間的改造與原采過程相結(jié)合相同噴發(fā)模式下,不同巖相的成儲能力有一定差異,爆發(fā)相儲集能力優(yōu)于溢流相。爆發(fā)相角礫巖中礫間孔發(fā)育,同時礫內(nèi)溶孔亦發(fā)育,孔隙類型多樣,凝灰?guī)r在脫?；^程中形成大量的脫?；卓捎行Ц纳苾阅?溢流相儲集空間主要以原生的氣孔為主,一方面原生氣孔在溢流相中并非普遍發(fā)育,而只是發(fā)育在溢流相的頂部亞相以及底部亞相,同時研究區(qū)薄片中觀察發(fā)現(xiàn),原生氣孔大量遭受充填形成杏仁構(gòu)造可能是其儲集能力不如爆發(fā)相的重要原因。物性統(tǒng)計結(jié)果中也表明,爆發(fā)相的平均孔隙度可達7.78%,最大可達17.18%,而溢流相平均孔隙度為5.41%,最大孔隙度僅為12.50%,也進一步證明了爆發(fā)相較溢流相具有更好的儲集性能。5基性巖類的特征(1)研究區(qū)火山巖為典型的酸性巖類與基性巖類雙峰式特征,酸性巖類主要以流紋巖和流紋質(zhì)角礫巖為主,基性巖類主要為玄武巖以及玄武質(zhì)凝灰?guī)r;基性巖類與酸性巖類相比具有低伽馬、高密度的特征,不同結(jié)構(gòu)的巖石在成像測井上具有較好的響應(yīng)。(2)酸性火山巖為斷裂控制下的強噴發(fā)模式,縱向上具有火